trafo nova sistema de monitoreo global de transformadores
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TrafoNOVA Sistema de
monitoreo globalde transformadores
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Beneficios del monitoreo de transformadores La evaluación del estado de los transformadores de potencia es probablemente la tarea más difícil de la gestión de activos de las redes de transmisión y distribución. Esto se debe, por un lado, a su construcción y complejidad de las máquinas que hace, por ejemplo, que la inspección visual sea muy costosa y consuma mucho tiempo.Por otro lado, los transformadores son equipos caros y críticos, debido al largo tiempo que se necesita para reemplazarlos o restaurarlos después de una falla. Además, las fallas catastróficas de un transformador de potencia a menudo implican incendios y explosiones, poniendo en peligro la seguridad del operador, dañando otras piezas de equipo y contaminando el medio ambiente. Las instalaciones eléctricas suelen estar sujetas a un programa de Mantenimiento Basado en el Tiempo (TBM por sus siglas en inglés) en intervalos de tiempo fijos. Sin embargo, para los equipos más críticos, un Mantenimiento Basado en la Condición (CBM por sus siglas en inglés) es más aconsejable.Aplicar CBM, significa mantener el estado del equipo eléctrico bajo control. Esto se hace para detectar las posibles fuentes de problemas en una etapa muy temprana y tomar las medidas pertinentes antes de que ocurran acontecimientos irreversibles y perjudiciales. Por medio del CBM, la tasa de fallos se mantiene constante al nivel elegido por el administrador de activos. Por lo tanto, se pueden evitar las fallas inesperadas que causan paradas forzosas prolongadas, limitando así los costos por la pérdida de ingresos y la reparación después de una falla.
Un DIAGNÓSTICO EFECTIVO que surge de un mantenimiento inteligente basado en la condición, puede conducir a:
• Reducción de la probabilidad de una interrupción no planificada
• Localización del posible defecto• La tendencia del proceso de envejecimiento puede ser
registrada
Causas de la degradación del aislamiento Durante su vida, el transformador de potencia sufre el impacto de estrés térmico, mecánico, químico y eléctrico. La condición del transformador se deteriora gradualmente llevando a:
• Reducción de la resistencia dieléctrica: capacidad de soportar los rayos e impulsos de interrupción.
• Reducción de la resistencia mecánica: capacidad para soportar fallos, es decir, corrientes de cortocircuito.
• Reducción de la integridad térmica de los devanados: capacidad para soportar corrientes de sobrecarga.
Transformadores papel-aceite:• Degradación térmica de:
- celulosa (polimerización)- aceite (oxidación, escisión de las cadenas poliméricas)
• Descargas parciales en papel / cartón prensado• Descarga tipo corona en el aceite• La degradación mecánica asociada a las vibraciones, y a los
cortocircuitos
Transformadores de resina • Descargas parciales • Degradación térmica de la resina (escisión de cadenas
poliméricas) • La degradación mecánica asociada a las vibraciones, y a loscortocircuitos
Proceso térmico que causa la degradación de (detectado por análisis de gases disueltos - DGA) • Celulosa (polimerización) • Aceite (oxidación, escisión de cadenas poliméricas)
Problemas eléctricos que causan (detectados por la descarga parcial) • Descargas parciales en papel/cartón prensado• Descarga tipo corona en el aceite (creeping)
Problemas localizados en las boquillas (detectados por la descarga parcial) • Puntos calientes • Arreglos de fabricación • Bajo volumen de aceite • Ensamblaje
Problemas de masa en los bujes (detectados por capacitancia/tan-δ) • Pérdidas dieléctricas por absorción de humedad/agua • Mal ensamblaje/conexiones
OLTC (On Load Tap Charger)• Contactos mecánicos • Arcos
Fallas de transformadores de alta tensión
El 85% de los componentes que generan fallas son monitoreados por nuestro sistema TrafoNOVA
Ref. : MIDEL, transformer risk report Nov. 2018.
DevanadosBoquillas
Sistema de enfriamiento
Componentesno identificados
Tanques yaccesorios
OLTC + DTC
NúcleoAceite(aislante)
3TrafoNOVA - Sistema de monitoreo global de transformadores
El transformador de potencia desempeña un papel fundamental en los sistemas de energía eléctrica y representa una inversión importante en la aplicación de esos sistemas.Para reducir los costos asociados al ciclo de vida de un transformador y garantizar su fiabilidad y durabilidad, es esencial supervisar sus condiciones de funcionamiento, el sistema de aislamiento y las condiciones de trabajo de todos sus componentes. El sistema de monitoreo global de transformadores – TrafoNOVA es capaz de apoyar las decisiones del administrador de activos en las acciones de mantenimiento predictivo y preventivo de los transformadores.
Monitoreo de boquillaTD GUARD 3
• Tan Delta absoluto (6 boquillas AT y BT)• Tan Delta relativo• Medición de la capacitancia de las boquillas• La corriente de fuga de cada boquilla• La degradación del Tan Delta a lo largo del tiempo• Cambio rápido en la capacitancia de las boquillas• Medición de la temperatura de las boquillas• Corrientes de boquillas y desbalance de corriente• Tensión AT o BT (para el cálculo de la TD)
Monitoreo de gases disueltos DGA
Detecta de 1 al 9(*) gases, por ejemplo:• Hidrógeno (H2)• Oxígeno (O2 )• Metano (CH4)• Monóxido de Carbono (CO)• Dióxido de Carbono (CO2)• Etileno (C2H4)• Etano (C2H6)• Acetileno (C2H2)• Nitrogen (N2)• Humedad en aceite• La temperatura del aceite (*) Dependiendo del análisis de gases disueltos requerido por el cliente.
TrafoNOVA - Un sistema modular para diferentes solucionesSistema de monitoreo global de transformadores - TrafoNOVA es un sistema modular que implica cuatro (4) unidades de adquisición diferentes: EDS MK3, TD GUARD, PD SCOPE y DGA. Las unidades pueden utilizarse todas juntas, para un sistema de vigilancia global, individualmente o en combinación. Algunos parámetros están estrictamente relacionados con los fallos/defectos, mientras que otros son factores de estrés/intensificación de los defectos. Todas las mediciones tienen un umbral de advertencia y alarma para poner de resaltar el problema en el sistema SCADA y evitar los fallos.
Monitoreo de descarga parcial PD SCOPE
• Descarga parcial• Patrón de PRPD• Mapa - T/F• Forma del pulso• Localización al momento de detectarla
Monitoreo de parámetros de transformadores genéricos EDS MK3
• Corrientes de línea • Temperaturas del aceite (parte inferior, superior, sistema
de enfriamiento)• Las temperaturas del núcleo y de las bobinas• Consumo de corriente del sistema de enfriamiento
(ventilador y bombas)• Temperatura del punto caliente según IEC 60076-7• Pérdida de vida útil
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Monitoreo de descargas parciales PD ScopeTM
El sistema de diagnóstico de descargas parciales de alto rendimiento, como el corazón de todo sistema de monitoreo permanente, el PDScopeTM se conectará a 3 o 6 sensores PD mediante cables coaxiales y adquirirá las señales AT provenientes de los sensores de DP. Cada PDScopeTM se proporciona con un sistema de adquisición de 100 MS/s, con tres canales independientes, un canal de sincronización y con una interfaz estándar Ethernet 10/100 Mb. El sistema se basa en un digitalizador de gran ancho de banda de memoria grande para propósitos de adquisición.Adquiere las formas de onda completas de una gran cantidad de señales, de tal forma que el sistema sea capaz de caracterizar pulsos, para mejorar la relación señal-ruido y derivar la función de pulso con el propósito de separación de la señal.
Monitoreo de parámetros de transformadores genéricos - EDS MK3 El EDS MK3 es un sistema modular configurable según las necesidades del cliente. En cada módulo del EDS MK3 se pueden instalar hasta 10 (rack 3U 13") o 14 (rack 3U 19") tarjetas y cada tarjeta está diseñada para medir parámetros específicos:
• PT100: medición de temperaturas. Hasta 4 por cada tarjeta PT100
• I2t: medida de corrientes (corrientes de línea o ventilador o bombas). Hasta 4 corrientes por tarjeta
• 4...20 mA: para DGA (un solo gas y humedad), temperatura ambiente, etc.
El EDS MK3 también está equipado con una tarjeta de comunicación, para ser conectada a un sistema SCADA. La tarjeta incluye: dos puertos de fibra diferentes para soportar una conexión en anillo con el servidor, configuración de la dirección IP, tarjeta de PC, monitor, ethernet y puertos USB para el diagnóstico y la puesta en marcha.
Monitoreo de boquilla - TD GUARD3 El sistema de monitoreo TD GUARD3 para Tan Delta de las boquillas permite hasta 12 canales (seis boquillas y 6 CVT). Dependiendo de la configuración del TD GUARD3, se definen dos niveles de medición diferentes: BÁSICO y AVANZADO.
BÁSICO• Corriente de fuga de cada boquilla• Detecta la degradación del Tan Delta a lo largo del tiempo • Detectar el cambio rápido en la capacidad de las boquillas• Mide la temperatura de la boquilla
ADVANZADO• Tan Delta absoluto (6 boquillas de AT y BT) • Tan Delta relativo• Medición de la capacidad de las boquillas • La corriente de fuga de cada boquilla • Detecta la degradación del Tan Delta a lo largo del tiempo • Detecta el cambio rápido en la capacidad de las boquillas • Mide la temperatura de la boquilla
ADAPTATOR DE TOMAS
SENSOR TD
ANTENA ESPIRALUHF
DGA
La innovación fundamental del sistema de diagnóstico de DP de TECHIMP Altanova Group consiste en la adquisicióny filosofía de procesamiento. Por cada pulso adquirido, la unidad de adquisición calcula automáticamente su tiempo equivalente y su contenido de frecuencia equivalente, construyendo el llamado "Mapa T/F" o "mapa de clasificación". El TrafoNOVA explota el análisis tiempo-frecuencia de las señales (Mapa T/F), lo que permite una separación efectiva de las diferentes fuentes de señales. En el Mapa T/F se identifican tres grupos: ruido de fondo, descargas internas y descargas superficiales.
Unidad central con paquete de programa de monitoreo TiSCADATM La unidad de adquisición situada en el transformador tiene un almacenamiento de datos propio que pueden ser descargados a una computadora portátil en cualquier momento. Sin embargo, la unidad suele estar conectada a un servidor central, que puede ser desde un PC industrial hasta una unidad de servidor industrial de 19" de alto rendimiento con sistema de vigilancia (watchdog) y batería de respaldo UPS en la que funcionará el conjunto de software de monitoreo TiSCADA™. Como alternativa, el paquete de software de monitoreo TiSCADA™ puede suministrarse en una máquina virtual, que puede funcionar en un servidor existente. Los datos pueden ser enviados desde el servidor a un sistema SCADA de subestación a través de los protocolos IEC61850, IEC60870-5-104, OPC UA y otros.
Una muestra de una configuración de servidor de alto rendimiento podría ser: • Rack industrial 42U • Unidad de servidor industrial • Unidad de monitoreo (watchdog) y conmutador de ethernet administrado • Monitor LCD de 17" + teclado (montado en rack) • Unidad UPS • Paquete de software TiSCADA™
5TrafoNOVA - Sistema de monitoreo global de transformadores
UNIDAD CENTRAL CONTiSCADA
INTERFAZ DEL SERVIDOR WEB
PD SCOPE
EDS MK3
TD GUARD3
TrafoNOVA HUB
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Sensor UHF Los sensores de UHF de descarga parcial están diseñados para recibir emisiones electromagnéticas (EM) de una descarga parcial. Los sensores de UHF pueden instalarse como antenas en espiral en ventanas dieléctricas especiales distribuidas alrededor del tanque proporcionado por el fabricante del transformador y/o como sensores de la válvula de drenaje en la válvula de aceite. El sensor de UHF es una antena de banda ancha con una respuesta plana que hace que la antena espiral sea adecuada para diferentes aplicaciones. Ha sido optimizada para funcionar en un rango de frecuencia típico para la actividad de descarga parcial y fue diseñada para proporcionar la máxima sensibilidad y alta ganancia.
Descarga parcial y sensores Tan Delta
Adaptador de tomas de boquilla
Sensor TD
El adaptador de tomas se conecta a la toma de prueba (a veces llamado toma de factor de potencia) de las boquillas del transformador. El adaptador de toma es adecuado para la medición en línea y el monitoreo permanente en línea de la descarga parcial y/o el Tan Delta. Mientras mantiene la toma de prueba por debajo del nivel de voltaje de seguridad requerido por el fabricante, el adaptador de toma adquiere señales de descarga parcial de alta frecuencia para la evaluación de diagnóstico de materiales aislantes. Aunque debe personalizarse según la forma y la dimensión de la toma de prueba (que debe proporcionar el cliente), hay muchos modelos disponibles para la mayoría de las boquillas en los transformadores establecidos.
El sensor TD ha sido diseñado para medir las corrientes de fuga y realizar mediciones de impedancia a través de un divisor capacitivo. Se instala entre el adaptador de toma conectado a la boquilla y el TDGuard. Tiene una doble función: condiciona las señales recibidas de los adaptadores de derivación e implementa 3 niveles de protección para la seguridad de la boquilla. Gracias a los múltiples niveles de protección, la conexión a tierra está siempre asegurada y la seguridad del activo vigilado garantizada, aumentando al mismo tiempo la fiabilidad del sensor tan-d.
Todas las mediciones están disponibles a través de un servidor web local en el EDS. Esta fácil manera de acceder a las mediciones (a través de TCP/IP) también puede ser utilizada si el sistema de monitoreo no está conectado al SCADA de la subestación. Es posible configurar el servidor web para mostrar solo las mediciones disponibles, evitando la creación de diferentes ejecutables para cada proyecto. Un ejemplo podría ser la siguiente configuración: • Visión general • Tanque principal • Enfriamiento • DGA• Boquilla de AT• Boquilla de BT • Alarmas
Sensor DP
Sensor DGADGA es un sensor de monitoreo en línea para el análisis de gases disueltos. Monitorea desde uno hasta múltiples gases. Podemos suministrar una unidad DGA a elección del cliente o conectarla a un DGA ya instalado.
La unidad de adquisición de descargas parciales del PDScopeTM se suele conectar a los adaptadores de toma o a los sensores de UHF.
Servidor Web
7TrafoNOVA - Sistema de monitoreo global de transformadores
TrafoNOVA Especificación técnica
EDS MK3 Tensión de fuente de alimentación 110 V DC nominal; rango de aceptación de -30% a + 10%
Absorción 100 W
Comunicación Puerto Ethernet con protocolo TCP / IP, destinado a la configuración del sistema y a los conectores de mantenimiento atornillados en el riel DIN (en caso de incluir encapsulado tipo IP54)
Conectores de entrada Atornillados en el riel DIN (en caso de incluir encapsulado tipo IP54)
Conexión LAN Conectores de fibra óptica ST multimodo 62.5 / 125 micrones
Señal de mal funcionamiento Fallo del suministro de energía
Sincronización por hora IEC 60870-5-104;Reloj de tiempo real (en caso de interrupción temporal de la sincronización externa)
Interfaz de usuario web Servidor web
Dimensiones 3U x 13"
Grado de protección IP 20
Procesamiento de datos PC Cortex A9 con CPU de doble núcleo de 1 GHz; dispositivos analógicos DSP BF537; FPGA A3P600 Microsemi
Almacenamiento de datos 1 ranura para tarjetas micro SD
Memoria 512 SDRAM, 1Gb Flash
TD GUARD3Tensión de fuente de alimentación 110 V DC nominal; rango de aceptación de -30% a + 10%
Absorción 100 W
Comunicación Puerto Ethernet con protocolo TCP / IP, destinado a la configuración del sistema y a los conectores de mantenimiento atornillados en el riel DIN (en caso de incluir encapsulado tipo IP54)
Conectores de entrada Atornillados en el riel DIN (en caso de incluir encapsulado tipo IP54)
Conexión LAN Conectores de fibra óptica ST multimodo 62.5 / 125 micrones
Señal de mal funcionamiento Fallo del suministro de energía
Sincronización por hora IEC 60870-5-104;Reloj de tiempo real (en caso de interrupción temporal de la sincronización externa)
Interfaz de usuario web Servidor web
Dimensiones 3U x 13"
Grado de protección IP 20
Procesamiento de datos PC Cortex A9 con CPU de doble núcleo de 1 GHz; dispositivos analógicos DSP BF537; FPGA A3P600 Microsemi
Almacenamiento de datos 1 ranura para tarjetas micro SD
Memoria 512 SDRAM, 1Gb Flash
PD SCOPECanales DP 3 canales UWB basados (ampliables a 6 o 12)
Ancho de banda 16kH-30MHz, filtro UWB incorporado (ampliable a 1GHz con un variador de frecuencia externo, instalado en el PDHub)
Resolución 10 bit
Impedancia de entrada 50 Ohm
Duración del tiempo de grabación 1 μs (mín.)20 μs (máx.)
Conectores tipo BNC
EN - OLCM REV. 09/2018El producto y la información aquí contenidos pueden sufrir algunos cambios sin previo aviso. Este documento ni ninguna de sus partes pueden reproducirse ni transmitirse de forma
electrónica o mecánica, incluyendo fotocopiado y/o registro, sin el previo consentimiento escrito de Techimp - Altanova Group Srl e ISA Altanova Group Srl.
Traf
oNO
VA
ES
- RE
V 11
/20
20
TECHIMP - ALTANOVA GROUP
Via Toscana 11, 40069 Zola Predosa (Bo) - ITALY
Phone +39 051 199 86 050 Email [email protected]
ISA - ALTANOVA GROUP
Via Prati Bassi 22, 21020 Taino (Va) - ITALY
Phone +39 0331 95 60 81 Email [email protected]
IntelliSAW - ALTANOVA GROUP100 Burtt Rd
Andover, MA 01810 (USA)Phone +1 978-409-1534
Email [email protected]
TrafoNOVA Sistema de
monitoreo globalde transformadores
www.altanova-group.com
Sensor de adaptador de tomasTensión de salida a 50 o 60 Hz 1 ÷ 10Vrms
Máxima tensión de salida transitoria 90V pico
Desplazamiento de fase de Vsalida vs Ventrada 90°
Temperatura de funcionamiento -25°C ÷ +65°C
Conector de salida BNC
Grado de protección IP66
Corriente a tierra @ 50Hz o 60Hz Menor de 10mApC
Antena Espiral UHF
Ancho de banda 500MHz – 3GHz, sensor único (se recomienda el cambiador de frecuencias de Techimp)
VSWR típico 2:1
Polarización Circular
Impedancia 50 Ohm
Dimensiones generales 340 x 340 x 175 mm (a la medida)
Peso (sin el cable de RF) 3 kg
Conector Tipo N
Suministro de energía Sólo para los dispositivos opcionales (cambiador de frecuencia)
Instalación En la proximidad de las aperturas del espécimen bajo prueba (EUT)
Límites operacionales Temp. Ambiental: -20-65C; humedad ambiental relativa: 0-100%
Estándares internacionalesESTÁNDARES TIPO DE PRUEBAEN 60529+A1+A2 Grados de protección (código IP)
EN 61010-1 Requisitos de seguridad para el equipo eléctrico
EN 61000 - 4 (-2/-3/-4/-5/-6/-8/-11/-16/-17/-18/-19/-29/-34)
EN 61000 - 6 (-2/-4/-5)
Contiene especificaciones para la compatibilidad electromagnética, como:- El estándar de inmunidad de la Comisión Electrotécnica basado en el transitorio eléctrico rápido (EFT) / transitorios en ráfaga- Compatibilidad electromagnética, EMC, Compatibilidad electromagnética de ciudad inteligente- Inmunidad a las perturbaciones de modo común conducidas en el rango de frecuencia de 0 Hz a 150 kHz- Norma de inmunidad para entornos industriales- Norma de emisión para entornos industriales
EN 60068-2-1/2/78/30 Cabina de prueba: Calor húmedo, estado estable
EN 60255-21-1/2/3Pruebas de vibración, choque, golpe y sísmica en los relés de medición y equipos de protección, Pruebas de vibración (sinusoidal)